Содержание: 

1)Введение…………………………………………………………..…..2

2)Задание………………………………………………….………..…....3

3) Теоретическая  часть, описание работы аппарата………………………………………………………………....4

4) Расчет характеристик  аппарата……………………………………………………………….…8

5) Схема соединения  циклонов…………………………………………………..……………..11

6) Приложение……………………………………………………….…..12

7) Список литературы…………...………………………………….…………..…...14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

В настоящее  время существуют различные схемы  очистки газов и воздуха от пыли. Большей частью это многоступенчатые схемы, состоящие из нескольких стадий. Они включают в себя аппараты различного принципа действия и конструктивного  исполнения. В производстве образуются тысячи и сотни тысяч кубометров газов, отличающихся друг от друга по составу, по степени запыленности и  другим параметрам, но, тем не менее, требующих очистки.

Не существует универсальных аппаратов, чистящих все и в любых условиях. Существуют различные виды очистных установок, работающих в определенных режимах, очищающих от определенного типа загрязнения, с определенной эффективностью очистки. Поэтому подобрать правильную схему, позволяющую очистить заданный газ с заданной эффективностью, - нелегкая задача. Для этого необходимо иметь представление о существующих установках, о принципах и условиях их работы, необходимо собрать их в  схему, которая была бы достаточно простой  и недорогой и при этом эффективной.

Существует много  методик для теоретического расчета  аппаратов и схем очистки газов  от пыли. Но, к сожалению, теоретические  расчеты не могут дать гарантию успешной их работы. Необходима проверка работы аппарата или схемы в производственных условиях.

При выборе аппаратов, входящих в схему, необходимо обязательно  учитывать их технологические особенности  и режимы работы. Так как при  несоблюдении правил эксплуатации, при  перегрузках не только снижается  эффективность улавливания пыли, но и повышается износ оборудования. 
 
 
 
 
 

Задание. №7 

Выбрать тип циклона  и определить степень его очистки.

Исходные  данные:

Расход газа, подлежащего  очистке при рабочих условиях Q_р ,  м³/с = 50

Плотность газа в  рабочих условиях  p_г = 1,6 кг/м³

Температура газа  T , K =15

Динамическая вязкость газа при данной температуре  µ_г , Па с =25

Дисперсный состав пыли, который задается двумя факторами:

Средний размер пыли (такой размер пыли, при котором  количество частиц, крупнее этого  размера равно количеству частиц мельче его),  d_m= 6 мкм

Среднее квадратичное отклонение в функции распределение  частиц по размерам,  lgϭ_ч = 0,373

Исходная запыленность газа С_вхг/м³ = 30

Требуемая запыленность газа  С_вых, г/м³ = 0,04

Плотность пыли p_ч= 1450 кг/м³ 
 
 
 
 
 
 
 

Теоретическая часть, описание работы аппарата.

Циклоны ЦН-15.

Циклонные аппараты благодаря дешевизне, простоте устройства и обслуживания, сравнительно небольшому сопротивлению и высокой производительности, являются наиболее распространенным типом  сухого механического пылеуловителя.

Циклонные пылеуловители  имеют следующие преимущества:

1) отсутствие  движущихся частей в аппарате;

     свинцовая пыль очистка выброс

2) надежное функционирование  при температурах газов вплоть  до 500°С без каких-либо конструктивных  изменений (если предусматривается  применение более высоких температур, то аппараты можно изготовлять  из специальных материалов);

3) возможность  улавливания абразивных материалов  при защите внутренних поверхностей  циклонов специальными покрытиями;

4) пыль улавливается  в сухом виде;

5) гидравлическое  сопротивление аппаратов почти  постоянно;

6) аппараты успешно  работают при высоких давлениях  газов;

7) пылеуловители  весьма просты в изготовлении;

8) рост запыленности  газов не приводит к снижению  фракционной эффективности очистки.  Правильно спроектированные циклоны  могут эксплуатироваться надежно  в течение многих лет. Вместе  с тем необходимо иметь в  виду, что гидравлическое сопротивление  высокоэффективных циклонов достигает  1250-1500 Па и частицы размером  менее 5-15 мкм улавливаются циклонами  плохо.

Выделение частиц пыли из газового потока происходит за счет центробежных сил, возникающих  при вращении запыленного потока в циклоне и при изменении  направления потока при выходе в  выхлопную трубу. Вращение потоку сообщается путем ввода его в аппарат  с большой скоростью либо через  улиточный вход, либо по касательной  к стенке корпуса или с помощью  закручивающего устройства. Корпус бывает либо цилиндрическим с конической нижней частью, либо коническим полностью. Пыль, выделяемая при вращении потока на стенки корпуса, далее выводится в бункер через пылевыпускное отверстие в суженном конце конической части, а очищенный газ выходит вверх через выхлопную трубу, концентрически установленную в корпусе.

Эффективность очистки в циклоне определяется крупностью улавливаемых частиц, т.е. дисперсным составом пыли, и их плотностью, а  также вязкостью очищаемого газа; кроме того, она зависит от диаметра циклона и скорости газа в нем. 

Существуют три  типа цилиндрических циклонов конструкции  НИИОгаза основной серии ЦН, различающиеся  между собой углом наклона  входного патрубка к горизонту:

а) ЦН-15 с углом  наклона 15°, нормальный и укороченный (ЦН-15у);

б) ЦН-11 с углом  наклона 11°, с повышенной эффективностью при большем гидравлическом сопротивлении;

в) ЦН-24 с углом  наклона 24°, с повышенной пропускной способностью при меньшей эффективности  и сниженном гидравлическом сопротивлении.

Наибольшее распространение  получили циклоны типа ЦН-15, которые  обеспечивают достаточно высокую эффективность  при умеренном гидравлическом сопротивлении. Они предназначены для сухой  очистки газов, выделяющихся при  некоторых технологических процессах (сушка, обжиг, агломерация, сжигание топлива  и т.д.), а также очистки аспирационного воздуха. Применяются на предприятиях черной и цветной металлургии, химической, нефтяной и машиностроительной промышленности, промышленности строительных материалов, в энергетике и т.д. Применение циклонов типа ЦН-15 недопустимо в условиях взрывоопасных сред; не рекомендуется  их применять также для улавливания  сильнослипающихся пылей, особенно при малых диаметрах циклонов.

В зависимости  от производительности по газу и условий  применения циклоны изготовляют  одиночного исполнения (внутренний диаметр  от 300 до 1400 мм) или группового исполнения - из двух, четырех, шести и восьми циклонов одинакового внутреннего диаметра (от 300 до 1000 мм).

Циклоны группового исполнения изготовляют с "левым" и "правым" вращением газового потока, одиночные - только с "правым" вращением.

В зависимости  от компоновки групповые циклоны  могут быть с камерой очищенного газа в виде "улитки" или в  виде сборника, а одиночные - только с "улиткой". 

Рис.2.1 Циклон типа ЦН - 15 х 1УП.

1 - коническая  часть циклона; 2 - цилиндрическая  часть циклона; 3 - винтообразная  крышка; 4 - камера очищенного газа; 5 - патрубок входа запыленного  газа; 6 - выхлопная труба; 7 - бункер; 8 - люк; 9 - опорный пояс; 10 - патрубок  выхода пыли. 

Бункеры циклонов - пирамидальной формы. При работе циклонов должна быть обеспечена непрерывная  выгрузка пыли. При этом уровень  пыли в бункерах должен быть не выше плоскости, расположенной от крышки бункера на 0,5 диаметра циклона.   
 

В технической  характеристике приведены значения производительности, отнесенные к скорости в цилиндрической части циклона  w = 2,5 и 3,5 м/с. В обычных условиях оптимальной считается скорость 3,5 м/с. Скорость 2,5 м/с рекомендуется принимать при работе с абразивной пылью.

В зависимости  от температуры окружающей среды  циклоны изготовляют из углеродистой стали (при температуре до - 40°  С): и низколегированной стали (при температуре ниже - 40° С).

Изготовление  и поставка - по ОСТ 26-14-1268-75. 
 

Основные  параметры: 

Массовая концентрация пыли в очищаемом газе, г/м³:

для слабослипающихся пылей не более     1000

для среднеслипающихся  пылей      250

Температура очищаемого газа, ºС не более    400

Давление (разрежение), кПа (кгс/м²) не более    5 (500) 

Коэффициент гидравлического  сопротивления циклонов:

для одиночного исполнения  147

для группового исполнения:

с "улиткой"                175

со сборником                182

Расчет  характеристик аппарата. 

Для своей курсовой работы мною был выбран циклон вида ЦН-15. Циклоны этого вида являются наиболее распространенными и универсальными воздухоочистителями.  

Циклоны ЦН-15 предназначены  для сухой очистки газов. Указанные  циклоны рекомендуется применять  для улавливания золы из дымовых  газов; пыли, уносимой из сушилок; пыли, уносимой газом из  аппаратов, в которых протекают процессы со взвешенными в газе частицами; пыли, образующейся при пневматической транспортировке материалов; для очистки загрязненного воздуха с начальной запыленностью до 400 г/м3 . Для очистки воздуха от взрывоопасной, сильнослипающейся и волокнистой пыли циклоны ЦН-15 применять не следует. 
 

Расчет производим следующим образом

1. Вычисляем требуемую эффективность очистки газа

2. Определяем  необходимую площадь циклона, оптимальная  скорость выбирается в промежутке от 2 до 3.5 м/с

3. Задаемся  количеством циклонов N, и определяем диаметр циклона, N возьмем равным 20

4. Определяем  действительную скорость газа в циклоне

Действительная  скорость газа не должна отличаться от оптимальной более чем на 15%, что  соответствует вычислениям.

5. Определяем потери давления в циклоне, коэффициент гидравлического сопротивления смотрится по таблице для данного выбранного циклона.

Где  ζ – коэффициент гидравлического сопротивления циклона.

      - плотность газа,

      - скорость газа в циклоне, м/с. 
 

Где K₁ - поправочный коэффициент на диаметр циклона (табл. 3),

   K₂ - поправочный коэффициент на запыленность газа (табл. 4),

- коэффициент гидравлического  сопротивления одиночного циклона  диаметром 500 мм (табл. 5) 
 

     Расчет  мощности привода подачи газа для  каждого из 20 взятых циклонов. Величина гидравлического сопротивления  и объемный расход (Q) очищаемого газа определяют мощность ( N ) привода устройства для подачи газа к циклону: 

- коэффициент запаса мощности, ( =1,2)

- КПД передачи мощности от электродвигателя к вентилятору  (η= 0,8 ).

- КПД вентилятора ( = 0,8 ). 
 

Так как циклонов в линии очистки установлено 20 циклонов то потребуется 20 вентиляторов с мощность привода не менее 17,4 кВт  для обеспечения необходимого расхода  воздуха.

6. Переходим к определению эффективности очистки газа в циклоне.

Определяют значения при рабочих условиях (диаметре циклона, скорости потока, плотности пыли, динамической вязкости газа) по уравнению, полученному из критерия Стокса, рассматриваемого в диапазоне Стоксовского закона сопротивления среды: 

7. Определяем  параметр х по формуле:

8. По величине параметра X определяют значение нормальной функции распределения Ф(Х). Ф(Х) - это полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях.

9. Эффективность очистки газа в циклоне определяется:

   Полученное  значение сопоставляют с требуемым. Требуемая эффективность газа выше чем КПД данного циклона вследствие чего требуется вторая линия очистки.

   Эффективность очистки при многокаскадном очищении вычисляется по формуле 

Где – эффективность очистки каждого из последовательно установленных аппаратов. 

Свых = 0,0005*Свх = 0,0005*30=0,0125 г/м³

Данный КПД  очистки воздуха соответствует  требуемому.

Так как количество устанавливаемых циклонов увеличилось  в три раза (три ступени очистки), то необходимое количество вентиляторов возросло соответственно в 3 раза. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Приложение 

Таблица 1 - Параметры, определяющие эффективность  циклонов

Примечание:

Значение d^т₅₀ соответствует следующим параметрам работы циклона:

Таблица 2 - Типовые значения внутреннего  диаметра циклона

Таблица 3 - Поправочный  коэффициент K₁

Таблица 4 - Поправочный  коэффициент K₂  

Таблица 5 - Коэффициент  гидравлического сопротивления 

Список  литературы. 

1. Очистка и  рекуперация промышленных выбросов: Учебное пособие для вузов  / В. Максимов, И.В. Вольф, Л.Н. Григорьев и др. - М.: Лесная промышленность, 1981, 640 с.

2. Охрана окружающей  среды: Учебник для технических  вузов / С.В. Белов, Ф.А. Барбинов, АЛ. Зозьяков и др.- М.: Высшая школа, 1991, 319 с.

3. Справочник  по пыле- и золоулавливанию / М.И.  Биргер, А.Ю. Вальдберг, Б.И.Мягков  и др: Под ред. А.А. Русанова. - М.: Энергоатомиздат, 1983, 312 с.

4. Основные процессы  и аппараты химической технологии. Учебник для вузов/   А.Г.Касаткин  – М: Альянс, Москва 2004г.

5. Очистка воздуха при помощи аппаратов различного типа/ Н.И. Ваткин,    К.И.Стрельцов – М: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет 2003г.